【正文】 。如在水下把它們做成樁帽，可把一根預(yù)制空心樁浮運(yùn)到做成承臺樁的那一點(diǎn)，然后從空心樁套內(nèi)灌入混泥土。 建設(shè)上層建筑 當(dāng)所有的樁和支柱建好后，則上部結(jié)構(gòu)開始建筑。結(jié)構(gòu)的建設(shè)方法有很多種類，共有六類建造方法：腳手架，浮運(yùn)，懸臂，滑移，直升和懸掛法。 在用腳手架建造時(shí)，主要用來建混泥土拱橋。金屬或木支撐都是臨時(shí)搭設(shè)為豎直支撐。腳手架都是根據(jù)需要而靈活搭建的。尤其結(jié)構(gòu)在激流回深谷上時(shí)，臨時(shí)橋墩和站橋一般使用在寬而淺的河上。 浮運(yùn)法主要用來建很長的橋梁。主橋部分是在河岸預(yù)制的，然后用駁船浮移到橋梁位置。用浮吊起重機(jī)或卷揚(yáng)機(jī)把該部分精確吊到大橋的建設(shè)部位。 懸臂技術(shù)不僅用于懸臂橋中，也用于剛拱橋上，先建成一個橋臺，然后一步步延伸到中央，起重機(jī)和吊車可以完成著儀沉重物在結(jié)構(gòu)上的操作。 滑移法 建筑很少用到。這種方法，如一個預(yù)制構(gòu)件或一個組合結(jié)構(gòu)在豎立的支柱上，滑過臨時(shí)或永久性的支撐，直到它進(jìn)入安裝的另一個支撐。 直升法主要用于輕質(zhì)小跨度的公路橋。每一個預(yù)制橋單元被垂直懸起并旋轉(zhuǎn)到橋梁支撐點(diǎn)上。 在由懸掛法建設(shè)的橋梁中，一串纜繩連接倆邊的橋頭堡，被用作橋面支撐點(diǎn)。開始的橋面施工卻在在橋梁施工的最后，而且是由倆端向中央發(fā)展。移動吊車在已完成的橋面上移動，用來運(yùn)送重材，懸掛鋼纜，有時(shí)在其他類型的橋梁中被用來在全跨上運(yùn)輸材料。 所有的建筑方法在施工階段都需要驗(yàn)算應(yīng)力和變形，在用懸臂梁法施工的橋梁中，因?yàn)橥耆煌闹魏秃奢d條件，未竣工橋梁內(nèi)的應(yīng)力可能會超過已竣工橋梁內(nèi)的應(yīng)力。 當(dāng)公路的鋪裝，標(biāo)志，燈光，護(hù)欄和附屬設(shè)施完成后，橋梁就準(zhǔn)備投入使用了。第九課 海港和海上工程 海港和海上的建筑工作比城市設(shè)計(jì)有更多不平常的問題和富有挑戰(zhàn)性，連續(xù)寬廣的大海是自然界最不知疲勞，最有氣勢和具有強(qiáng)大的自然力，為工程師提供一個對手去發(fā)現(xiàn)在海洋中的建筑的任何弱點(diǎn)或缺點(diǎn)，而卻防止它們。 海事工程的目的。這些廣泛進(jìn)行的工程主要目的有兩類：水面運(yùn)輸，圍海造陸或河道管理。在第一批進(jìn)行的工程直接用于為水陸交通工具中的貨物和乘客轉(zhuǎn)移提安全而經(jīng)濟(jì)的設(shè)施。漁港的出現(xiàn)分配著大海的資源。為輪船和水型飛機(jī)提供了安全島，是船舶的停泊處或是私人水飛機(jī)的降落處。圍海造陸與河道管理是致力于防止海洋對陸地侵蝕恢復(fù)和改造海洋所占用土地以及維護(hù)江河入?？谝宰鳛閮?nèi)陸徑流排放的有效措施這樣的工程。在很多地方，由于沒有連續(xù)維護(hù)，大浪和暴雨一起將導(dǎo)致居民區(qū)的洪災(zāi)時(shí)常發(fā)生。 土木工程技術(shù)所有的工程都有很多廣泛的相同。實(shí)際上要認(rèn)出在同一時(shí)期經(jīng)常出現(xiàn)相似的工程的不同特征。例如：主要河道清淤至足夠的深度的工作即有利于通航，同時(shí)也能增加上游洪水的泄洪能力。 水力模型。 海邊土建工程的計(jì)劃取決于運(yùn)輸，圍海造陸，河道管理是否促進(jìn)發(fā)展技術(shù)模型的研究，曾經(jīng)認(rèn)為科技是不必要的，這些研究表明必不可少的第一步是對任何港口或沿海地區(qū)進(jìn)行再開發(fā)，去做有用的即使是非常小的更改或增加地區(qū)，海港，河口被做成縮尺模型。所以水不以被引導(dǎo)如同潮汐和其他的潮流一樣，在同一方向以相同速率處在同一個地方。各種設(shè)備一般都是電子控制，被發(fā)展以海浪和潮汐為動力用來生產(chǎn)。 這個試驗(yàn)的可貴之處在于引出了在比例上減少被發(fā)現(xiàn)相當(dāng)于鮮少模型尺寸的比例。這樣以來，蘇格蘭的Clyde Estuary工程的巨大模型在14分鐘的潮汐循環(huán)中或大約50次的實(shí)際潮汐次數(shù)。 三年潮汐的影響使海港的數(shù)據(jù)圖表也隨著更改，如果在時(shí)間為三周的試驗(yàn)中對模型的研究，那么任何其他的潮流在非預(yù)期內(nèi)的沖刷或淤泥可能被查出來。這種價(jià)值關(guān)系對改變位置的防堤提供保護(hù)同樣可以被研究。利用波浪生成設(shè)備，發(fā)現(xiàn)次要的或不利的影響。 在受保護(hù)的區(qū)域，波浪因帶來混亂而不受歡迎，這是可以預(yù)料甚至還是搶先的。 天然港口和人造港口： 在世界的海岸線中確實(shí)存在著偏見，自然界為人類提供的港灣僅僅等待使用。例如紐約灣，探險(xiǎn)者Giouvanni da Verrazano 稱紐約是庇護(hù)船只“最滿意的地方”，像進(jìn)口，港灣，出可能需要先進(jìn)的挖泥機(jī)，當(dāng)然還必須修建港口結(jié)構(gòu)，但最主要的是這些都保持著自然形成狀態(tài)，而且它們對世界上許多大城市來說，其存在非常重要。因?yàn)橄襁@些天然的海港并不是經(jīng)常需要一般的家們設(shè)計(jì)的人造海港那樣的港口設(shè)備。在一個人工海港的創(chuàng)建中，最主要的結(jié)構(gòu)設(shè)施是防浪堤，有時(shí)候也叫防波堤，或者掘地道，其主要作用是保持近海岸的海水平靜，人工海港的位置當(dāng)然應(yīng)該選擇在有潛能的海岸的突出部位；也可以偏于稍微縮進(jìn)一些。所以，常常出于經(jīng)濟(jì)性或都戰(zhàn)略性考慮，通常會沿著不太隱蔽的海岸線的陸地上修建防浪堤圍住一些區(qū)域，建造純粹的港口，只留很窄通道作為船只的進(jìn)出口。 海港的主要工作 遠(yuǎn)古時(shí)代，從事海港的工作是改善改進(jìn)天然海港和人造港口的結(jié)構(gòu)。還沒有確定性的證據(jù)記載第一座人造海港構(gòu)造的日期和地點(diǎn)，但是人們都知道，公元前13世紀(jì)Phoencians在Sidon和Tyre就修建了港口。 目前的工程師們很少懂得或者思考關(guān)于對他們自己修建的港口進(jìn)行保護(hù)甚至應(yīng)用。證據(jù)是我們所看到的Mediterranean四周曾經(jīng)很繁榮的港口，如今不僅僅成為了靜靜的廢墟，取而代之的是那些隨時(shí)地跟進(jìn)的繁殖力極強(qiáng)的沖積陸地所占領(lǐng)，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去那海的景象很難想象得出那種場景能夠適于遠(yuǎn)航輪船的定錨。 Asia Minor的在Aegean陸地上的港口如Ephesus, Prience和Miletus，像這種類型的港口如今都消失了，每一種這樣的情景都破壞了美麗如畫的Meander河（現(xiàn)在叫Menderes河），這對于那些努力在河流出海處相鄰的高地上創(chuàng)建新的陸地的人們來說不失為一件愜意的事情。 在朝向Cyprus島的一邊，保留著一座古老的防波堤，建成用來保護(hù)泊船點(diǎn)的。它至今可見。但是在防波堤與海岸線之間的被圍區(qū)域意識已經(jīng)是很窄了。在這個事例中，淤泥沉積不僅是因?yàn)榕R近河流的作用，而且沿岸流也起了部分作用，沿岸流是一種平行于海岸的水流，其作用是使東西海岸廣闊的海岸得以產(chǎn)生和存在。 許多古代的港口建筑已經(jīng)沒有蹤跡可尋了，但是在他們時(shí)代的那些知識甚至技術(shù)說明都被記載下來而流傳至今，這些說明和遺址都被保存下來，古時(shí)候的從事海港工作的土木工程師的一些圖紙也被保存下來。 他們最開始考慮的是為了給那些脆弱的船提供保護(hù)，使其不受氣候影響。但更重要的作用是那些建筑物的貢獻(xiàn)，如防波堤，通道及維護(hù)結(jié)構(gòu)。大量的廉價(jià)勞動力和用天然石材為主要材料。用這種方法建成之后看起來如同更快來低價(jià)的現(xiàn)代建筑。 不過它并不帶著刻意的目的去不斷修建的古代工程師的功勞。提供那些他們以前用過的材料和他們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的目的。他們可能會做得更小。此外，由于他們沒有那么快速的步伐去反戰(zhàn)更好的船運(yùn)或陸路運(yùn)輸，他們還沒有被荒廢的陰影擾亂。在20世紀(jì)，港口工程師不是想要建造永恒的結(jié)構(gòu)，而是要注意避免強(qiáng)加于子孫后代也許因?yàn)閳?jiān)固耐用反而變成負(fù)擔(dān)的結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)代在過渡耐用和脆弱危險(xiǎn)的材料用于那些等級非凡的古老海事建筑，他們強(qiáng)調(diào)增加美化，如雕像和凱旋門。 橫切技術(shù)的實(shí)踐包括在隧道和防護(hù)堤中的羅馬半圓式半圓拱和分布在那些允許海水進(jìn)出的以便于清洗海港中的設(shè)備的地方。羅馬人常采用村莊和經(jīng)常借助圍堰建筑加固他們的建筑，以至于他們能運(yùn)用阿基米德螺旋和水輪。這些實(shí)踐能使他們在干旱區(qū)展開很多基礎(chǔ)工作，和利用它們非常著名的波特蘭水泥，使他們的建筑無非常耐用。波特蘭水泥也是有他們的前輩石灰水泥發(fā)展而成的。 第十課 大壩 大壩是橫跨小溪，河流或河口用于蓄水的建筑。他的目的是為了提供人類用水，灌溉和工業(yè)用水；削減洪峰，增加蓄水發(fā)電能力；或者增加河道深度以有利于航運(yùn)。還有一個附帶效果就是能提供游樂的湖泊。 大壩的一些輔助功能包括溢洪道，水閘，或利用閥門控制從大壩中排出過剩的水到下游；吸水結(jié)構(gòu)引水到發(fā)電站或運(yùn)河，隧道，或渠道用于更遠(yuǎn)距離的使用。供應(yīng)從蓄水池中抽出泥沙；同時(shí)還要允許輪船和魚類通過大壩。大壩因此在控制蓄水目標(biāo)體系中成了中心建筑。在不發(fā)達(dá)國家中大壩更具特殊重要性，在一個小國家可以從一個簡單的大壩中獲得巨大的農(nóng)業(yè)和工業(yè)利益。 大壩從外形和建筑材料可以分成幾個不同的等級，建哪一類型的大壩的結(jié)論很大程度要根據(jù)山谷的基礎(chǔ)條件和可以使用的建筑材料?；镜乃x的材料是混泥土，泥和碎石。大部分大壩在過去建設(shè)中采用有接縫的石木術(shù)，但是這種做法已完全被廢棄了。混泥土大壩的整體形式在側(cè)面上有很多類。根據(jù)水壓程度利用結(jié)構(gòu)自重或采用橫跨山谷由倆邊峽谷支撐的水平橫拱來抵抗側(cè)向位移。 大壩設(shè)計(jì)的基本問題 大部分被分為兩個基本類型：masony和embankment，M壩是用來在峽谷的峽谷中橫跨河流，如在群山中這類壩可能非常高，但所需的總體材料受到限制。E壩用于寬的河流上建一座大壩需要足夠多的材料。選擇M或E壩和精確地設(shè)計(jì)都可依靠這一位置的地質(zhì)情況和構(gòu)造，大壩的基礎(chǔ)和成本因素。 地質(zhì)的研究和試驗(yàn)，壩址研究包括沉降試驗(yàn)和地層的鉆孔測試。用豎井和坑道補(bǔ)充鉆孔試驗(yàn)，因?yàn)樗鼈兊某杀颈仨毐M可能地節(jié)約。 在豎井的坑道試驗(yàn)中可以測出強(qiáng)度，彈力，滲透系數(shù)和地層的壓力分布，還必須重視那些更結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)中的薄的分離或間隔地區(qū)的特性。存在的地下水對大壩的建筑材料的有害的化學(xué)溶解必須評定。建筑原料需要試驗(yàn)。如果連續(xù)增加高度，基礎(chǔ)條件的研究也越來越重要。 模型試驗(yàn)在大壩的結(jié)構(gòu)抗震和水力設(shè)計(jì)中扮演一個主要角色。結(jié)構(gòu)模型在分析拱形大壩和檢驗(yàn)分析壓力計(jì)算有特殊的用途。各種材料都將被用于模型試驗(yàn)中，在Hoover大壩的一些早期試驗(yàn)，常利用橡膠，這需要在復(fù)雜模型中準(zhǔn)確復(fù)制應(yīng)力樣本，模型要符合使用低彈型材料。 從主觀上來看，大壩模型本身就是未來的設(shè)計(jì)，說明了建成模型用來記錄在荷載下的活動，建筑材料所受的拉力，溫度和壓力改變和基本安裝的其他因素，在研究成果下，結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的，但是它們的價(jià)值在于證實(shí)了設(shè)計(jì)的假設(shè)，這是重要的。數(shù)字電腦已經(jīng)允許考慮高級的分析方法設(shè)計(jì)，它處理大量的數(shù)據(jù)和解答多組包含許多變量的聯(lián)立方程的能力使得有限元分析是可行的。用這種方法，一個復(fù)雜結(jié)構(gòu)被分為許多單獨(dú)的平衡條件，而且所有拉力都具有兼容性，這樣可以對整個結(jié)構(gòu)的壓力的分布進(jìn)行完整地分析。 材料問題大壩的兩種基本材料：混凝土和泥域填石在大壩的正確設(shè)計(jì)中都有一個弱點(diǎn)需要被克服。 混凝土的弱點(diǎn)，混凝土的弱點(diǎn)在于抗拉強(qiáng)度，因?yàn)樗苋菀妆焕?，混凝土大壩因此要被設(shè)計(jì)承受最小拉應(yīng)力和利用混凝土大的壓應(yīng)力或盡可能地承受垂直荷載。由于晶體結(jié)構(gòu)對水的吸收，水在空氣中的蒸發(fā)和從水泥水化過程中產(chǎn)生的高溫冷卻，混凝土的主要成分水泥，在凝固和硬化時(shí)要收縮。因?yàn)榇罅炕炷劣糜诖髩紊?，收縮而出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫的危險(xiǎn)。 大量便利的方法被用于解決這個問題，混凝土常被分層限厚澆筑，裂口被用來散發(fā)熱量而被最后澆筑。低熱水泥也被使用。還有混合特殊添加劑而使散熱變得遲緩。在大壩內(nèi)部混凝土中的水泥要做到安全而量少。也就是能滿足強(qiáng)度，其次能抵抗氣候和化學(xué)侵蝕。能滿足用于大石塊中的水泥可以減少用量。另外一個好的辦法是用級配好的材料，如粉煤灰（研磨后的燃料）作為填料可以減少混凝土的水泥用量。另外就是使用增加添加劑。表面活性劑和加氣劑都被允許用于低水灰比的混凝土，用冰代替水的技巧增加了冷卻速度。////混合或用循環(huán)水通過埋入混凝土中的導(dǎo)管 而用利用直空抽出其表面過剩的水。 土和巖塊的弱點(diǎn)。土和巖塊不具備混凝土的強(qiáng)度，可滲透性大，抗流水損壞和干擾的能力差，這些缺點(diǎn)可以由低成本和能用合適填入在大壩基礎(chǔ)因運(yùn)動毀壞的地方。假如能得到足夠的土用于壩址的合攏在光山區(qū)域，它可能比堤壩更需要采石場的巖石和構(gòu)造巖石。土填當(dāng)然是最經(jīng)濟(jì)的，也常適合用于借土合攏壩址。 土由固體物質(zhì)，水和空氣構(gòu)成，土受荷而壓縮，如出現(xiàn)在大壩建筑，排出水和空氣導(dǎo)致增加固體物質(zhì)間的壓力，當(dāng)有很高的滲透比時(shí)，土趨向于產(chǎn)生不同的壓力和達(dá)到臨界狀態(tài)，這時(shí)它的狀態(tài)如同液體。如果達(dá)不到這個條件，通常它的結(jié)構(gòu)會變?nèi)酰抑鸩竭M(jìn)行計(jì)算結(jié)構(gòu)。 地震問題。大部分大壩都建在世界上地震活動地帶，包括日本，美國西部，新西蘭，喜馬拉雅山和中東，在1968年，在HonShu的ToKachi大地震中毀壞了93座大壩，在日本主島，所有的堤壩高度都相對較小。 盡管針對地震活動分布，強(qiáng)地震運(yùn)動的量測水壩對這種運(yùn)動的反應(yīng)做了大量工作，水壩的地震設(shè)計(jì)依然不夠精確，強(qiáng)的地質(zhì)運(yùn)動特征給壩址帶來不少預(yù)料性。而且不完善的彈力分析和不嚴(yán)格的衰減分析使所有類型的大壩都具有一些自由度，不過，電腦計(jì)算和模型試驗(yàn)都得到了相當(dāng)大的發(fā)展，現(xiàn)在還可以計(jì)算大壩在任何地質(zhì)運(yùn)動下的反應(yīng)。在Tange Sdegman大壩和南非的HendriK Verwoerd大壩上使用過，也可以從理論估計(jì)中預(yù)先考慮地質(zhì)活動對堤壩的影響。 23 / 23